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1、4-1第四章第四章3D几何体几何体DesignModeler3D Geometry4-2Training Manual目录目录体和零件体和零件3D特征特征布尔操作布尔操作特征方向特征方向特征类型特征类型几何体几何体3D Geometry4-3Training Manual体和零件体和零件Design Modeler包括三种不同体类型包括三种不同体类型 :实体：由表面和体组成实体：由表面和体组成表面体：由表面但没有体组成表面体：由表面但没有体组成线体：完全由边线组成，没有面和体线体：完全由边线组成，没有面和体缺省情况下，缺省情况下，DM自动将每一个体放在一个零件中自动将每一个体放在一个零件中单个
2、零件一般独自划分网格。如果各单独的体有共享面，则共享面单个零件一般独自划分网格。如果各单独的体有共享面，则共享面上的网格划分不能匹配。上的网格划分不能匹配。单个零件上的多个体可以在共享面上划分匹配的网格。单个零件上的多个体可以在共享面上划分匹配的网格。Design Modeler主要用来给分析环境提供几何体，为此我们必须了解主要用来给分析环境提供几何体，为此我们必须了解DM是如何处理不同几何体的。是如何处理不同几何体的。3D Geometry4-4Training Manual激活和冻结体激活和冻结体DM会默认的将新的几何体和已有的几何体合并来保持单个体会默认的将新的几何体和已有的几何体合并来
3、保持单个体。这个可用激活或冻结体来控制。这个可用激活或冻结体来控制。通过使用冻结和解冻工具可以在激活和冻结状态中切换。通过使用冻结和解冻工具可以在激活和冻结状态中切换。3D Geometry4-5Training Manual激活和冻结体激活和冻结体在在DM中有两种状态体中有两种状态体:激活的激活的:体可以进行常规的建模操作修改（不能被切片）体可以进行常规的建模操作修改（不能被切片）激活体在特征树形目录中显示为蓝色激活体在特征树形目录中显示为蓝色体在特征树形目录中的图标取决于它的类型体在特征树形目录中的图标取决于它的类型-实体、表面、实体、表面、 或或是线体是线体冻结的冻结的: (ToolsF
4、reeze)主要目的主要目的: 为仿真装配建模提供不同选择的方式。为仿真装配建模提供不同选择的方式。建模中的操作除切片外均不能用于冻结体。建模中的操作除切片外均不能用于冻结体。用冻结特征可以将所有的激活体转到冻结状态用冻结特征可以将所有的激活体转到冻结状态选取体对象后用解冻特征可以激活单个体选取体对象后用解冻特征可以激活单个体。冻结体在树形目录中显示成较淡的颜色。冻结体在树形目录中显示成较淡的颜色。ActiveFrozen3D Geometry4-6Training Manual体和零件体和零件体抑制体抑制:抑制体不显示在窗口中。抑制体不显示在窗口中。抑制体既不能送到其他抑制体既不能送到其他W
5、orkbench模块中用于分网与分析，模块中用于分网与分析，也不能导出到也不能导出到Parasolid（.x_t）或）或 ANSYS Neutral 文件文件（.anf）格式。）格式。抑制体在树形目录中前面有一个抑制体在树形目录中前面有一个 “X”被抑制被抑制没有抑制没有抑制3D Geometry4-7Training Manual体和零件体和零件零件零件:缺省地，缺省地， Design Modeler将每一个将每一个体自动放入一个零件中。体自动放入一个零件中。可以将体成组置于零件中可以将体成组置于零件中复合体零件包含有多个体素，并复合体零件包含有多个体素，并且它们具有共享拓扑，也就是离且它们
6、具有共享拓扑，也就是离散网格在共享面上匹配。散网格在共享面上匹配。为构成一个新的零件可以先在图形屏为构成一个新的零件可以先在图形屏幕中选定两个或更多幕中选定两个或更多 (或在鼠标右键或在鼠标右键弹出菜单中弹出菜单中“Select All”) 的体素，的体素，然后用然后用ToolsForm New Part只有在选择体之后才可以使用创建新只有在选择体之后才可以使用创建新零件选项，同时您不能处在特征创建零件选项，同时您不能处在特征创建或特征编辑状态。或特征编辑状态。3D Geometry4-8Training Manual体和零件体和零件为什么是多体零件为什么是多体零件?范例范例:设计模型中：设计
7、模型中：3个零件，共有个零件，共有3个物体分别包个物体分别包含在含在3 个实体中个实体中划分网格中划分网格中: 3个实体，个实体，3个物体个物体每一个实体都独立地划分网格每一个实体都独立地划分网格节点不能共享节点不能共享 对应节点不能排成一条直线对应节点不能排成一条直线仿真模型中：仿真模型中：3个实体共有个实体共有2个接触区个接触区DMMesh3D Geometry4-9Training Manual体和零件体和零件范例（续）：范例（续）：设计模型：设计模型：1个零件，包含个零件，包含 1个实体的个实体的1个物体个物体划分网格中划分网格中: 1个实体，个实体，1个物体个物体完全作为一个实体划分
8、网格完全作为一个实体划分网格无接触区无接触区DMDMMesh3D Geometry4-10Training Manual体和零件体和零件范例（续）：范例（续）：设计模型：有设计模型：有3个实体的个实体的1 个多体零件个多体零件划分网格中：划分网格中：1个多体零件，个多体零件，3个体个体/实体实体每一个实体都独立划分网格，但实体间每一个实体都独立划分网格，但实体间的节点连续性被保留的节点连续性被保留DMDMMesh3D Geometry4-11Training Manual3D特性特性通过通过3D特征操作由特征操作由2D草图生成草图生成3D几何体几何体 。常见的特征操作包括常见的特征操作包括:拉
9、伸拉伸扫掠扫掠旋转旋转蒙皮蒙皮抽面抽面特征创建的效果取决于特征的类型，特征创建的效果取决于特征的类型， 当特征创建后，布尔操作与特征延伸当特征创建后，布尔操作与特征延伸 （固定值，到一个面，延伸到整个体等）生效。（固定值，到一个面，延伸到整个体等）生效。3D Geometry4-12Training Manual3D特性特性3D几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤: (a)选择特征并指定细节选择特征并指定细节(b) “生成生成”特征体特征体3D Geometry4-13Training Manual拉伸拉伸拉伸拉伸:拉伸包括实体，拉伸包括实体，
10、表面和薄壁特征表面和薄壁特征为创建表面要先选择为创建表面要先选择“as thin/surface”然后内、外厚度设置为零然后内、外厚度设置为零激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔操作（添加，切除，切片，印记，或加详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔操作（添加，切除，切片，印记，或加入冻结）入冻结）点击生成按钮完成特征创建点击生成按钮完成特征创建注意：注意： 前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例创建表面
11、3D Geometry4-14Training Manual旋转旋转旋转旋转: 旋转激活草图创建旋转激活草图创建3D几何体几何体从细节列表菜单中选择旋转轴从细节列表菜单中选择旋转轴如果在草图中有一条孤立（自由）的线，如果在草图中有一条孤立（自由）的线， 它将被它将被作为缺省的旋转轴作为缺省的旋转轴旋转方向特性旋转方向特性:正常：按基准对象的正正常：按基准对象的正Z方向旋转方向旋转反向：按基准对象的负反向：按基准对象的负Z方向旋转方向旋转双向对称：在两个方向上创建特征。双向对称：在两个方向上创建特征。 一组角度一组角度运用到两个方向运用到两个方向双向不对称：在两个方向上创建特征。每一个方双向不对
12、称：在两个方向上创建特征。每一个方向有自己的角度向有自己的角度单击生成按钮完成特征创建单击生成按钮完成特征创建 存在自由线的草图存在自由线的草图3D Geometry4-15Training Manual扫略扫略扫略扫略:实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩圈数：沿扫掠路径转动剖面圈数：沿扫掠路径转动剖面负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，正圈数：逆时针旋转负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，
13、正圈数：逆时针旋转其它要求见文档部分其它要求见文档部分对齐对齐:路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路径路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路径全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变范例范例3D Geometry4-16Training Manual扫略扫略扫略范例扫略范例 1:Sketch1 =扫掠剖面扫掠剖面Sketch2 = 扫略路径扫略路径路径切向对齐：剖面保持和路径切向对齐：剖面保持和路径相切路径相切全部沿轴向对齐：剖面方向全部沿轴向对齐：剖面方向保持不变保持不变3D Geometry4
14、-17Training Manual扫略扫略比例和圈数限制比例和圈数限制:比例：扫掠路径可以是光滑开放链路比例：扫掠路径可以是光滑开放链路圈数：扫掠路径必须光滑圈数：扫掠路径必须光滑如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值比例和圈数的默认值分别为比例和圈数的默认值分别为1.0和和0.0扫略范例扫略范例 2:Sketch1 = 扫略剖面扫略剖面Sketch2 = 扫略路径扫略路径扫略细节扫略细节:比例比例= 0.5圈数圈数 = - 43D Geometry4
15、-18Training Manual蒙皮蒙皮/放样放样蒙皮蒙皮/放样放样: 从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须选两个或更多的剖面）选两个或更多的剖面）剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面所有的剖面必须有同样的边数所有的剖面必须有同样的边数不能混杂开放和闭合的剖面不能混杂开放和闭合的剖面所有的剖面必须是同种类型所有的剖面必须是同种类型草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单草图和面可以通过在图形区
16、域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单中点击选取中点击选取选取好足够数量的剖面轮廓后，选取好足够数量的剖面轮廓后， 可以预览选定的剖面和导引多边形可以预览选定的剖面和导引多边形指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的蒙皮蒙皮/放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项范例范例 . . . 3D Geometry4-19Training Manual蒙皮蒙皮/放样放样蒙皮蒙皮/放样范例放样范例1:在三个偏移平面上创建三个在三个偏移平面上创建三个5边形剖面边形剖面
17、选取好每个剖面后（按住选取好每个剖面后（按住CTRL 键），显示指引多边形键），显示指引多边形鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项继续通过所有的剖面继续通过所有的剖面3D Geometry4-20Training Manual蒙皮蒙皮/放样放样蒙皮蒙皮/放样范例放样范例 1:加入操作生成加入操作生成3D实体实体指引多边形指引多边形:在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列排列方向出现差错可能导致出现不可预排列方向出现差错可能导致出现不可预知的形状知的形状结果结果3D Geometry4-21Training Manual蒙皮蒙皮/放样放样
18、蒙皮蒙皮/放样重定位放样重定位:创建蒙皮创建蒙皮/放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键从弹出菜单中选择从弹出菜单中选择3D Geometry4-22Training Manual3D特征细节（拉伸）特征细节（拉伸）在模型中在模型中冻结体特冻结体特征吗征吗?3D 特征特征所有的细节都在这里所有的细节都在这里!布尔操作布尔操作3D Geometry4-23Training Manual布尔操作布尔操作对对3D特征可以运用以下特征可以运用以下5种不同的布尔操作种不同的布尔操作:添加材料
19、：添加材料：该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。 切除材料：从激活体上切除材料切除材料：从激活体上切除材料切片材料：将冻结体切片。切片材料：将冻结体切片。 仅当体全部被冻结时才可用仅当体全部被冻结时才可用给表面添加印记：和切片相似，但仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创给表面添加印记：和切片相似，但仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创建新体）建新体）加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入线体不能
20、进行切除，印记和切片操作线体不能进行切除，印记和切片操作如果冻结:3D Geometry4-24Training Manual布尔操作布尔操作添加材料添加材料:在激活的草图中选择特征在激活的草图中选择特征和要进行的布尔操作和要进行的布尔操作此处显示此处显示Extrude “Add Material”注意：如果体已经存在，注意：如果体已经存在，“add”生成的对象会自动合并到几何体中。生成的对象会自动合并到几何体中。3D Geometry4-25Training Manual布尔操作布尔操作去除材料去除材料:已存在的几何体已存在的几何体 （为清楚起（为清楚起见以线框图表示）见以线框图表示）旋转旋
21、转90度去除材料度去除材料激活的草图激活的草图旋转轴旋转轴3D Geometry4-26Training Manual布尔操作布尔操作印记面印记面:印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非常方便。条件变得非常方便。 激活待拉伸草图激活待拉伸草图选选imprint face 进行拉伸操作。进行拉伸操作。3D Geometry4-27Training Manual布尔操作布尔操作添加冻结添加冻结:和添加操作相似，但产生的是各个独立的体（或单个冻结体）和添加操作相似，但产生的是各个独立的体（或单
22、个冻结体） 拉伸激活草图拉伸激活草图 添加了冻结体添加了冻结体 选选 Add Frozen 操作拉伸操作拉伸3D Geometry4-28Training Manual布尔操作布尔操作切割切割 (必须所有体被冻结以使用必须所有体被冻结以使用 “Slice material” 操作操作):对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体 新冻结体新冻结体 激活待拉伸草图激活待拉伸草图 选选 “Slice Material” 进行拉伸进行拉伸3D Geometry4-29Training Manual特征方向特征方向方向方向:方向和草图平面有关方向和草图平面
23、有关有些操作（如切除）会自动改有些操作（如切除）会自动改变方向变方向3D Geometry4-30Training Manual特征类型特征类型穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交草图草图3D Geometry4-31Training Manual特征类型特征类型“到下一个到下一个”类型类型: 在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体草图
24、草图3D Geometry4-32Training Manual特征类型特征类型“到面到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延伸错误对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延伸错误 到面到面”选项不同于选项不同于 “到下一个到下一个”选项。到下一个并不意味着选项。到下一个并不意味着 “到下一个面到下一个面”，而是，而是 “到下一个块的体（实体或薄片）到下一个块的体（实体或薄片）”“到面到面”选项可以用于到冻结体的面选项可以用于到冻结体的面草图草
25、图3D Geometry4-33Training Manual特征类型特征类型到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。 延伸可以由选择面的延伸可以由选择面的潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面被用着延伸。在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面被用着延伸。 该潜在面必须完该潜在面必须完全和拉伸后的轮廓相交，否则会报错。全和拉伸后的轮廓相交，否则会报错。 游离面被选为延伸游离面被选为延伸草图草图3D Geometry4-34Training Manual几何体几何体几何体外形几何体外形: CreatePrimitives通过定义几何外形比如球、圆柱等来快速建立几何体外形通过定义几何外形比如球、圆柱等来快速建立几何体外形不需要草图不需要草图需要基本平面和若干个点或输入方向需要基本平面和若干个点或输入方向输入可用坐标输入或是在已有的几何上选定的方法来定义输入可用坐标输入或是在已有的几何上选定的方法来定义3D Geometry4-35Training Manual几何体几何体几何体示例几何体示例: 圆柱圆柱选择基准平面选择基准平面定义原点定义原点定义轴（定义圆柱高度）定义轴（定义圆柱高度）定义半径定义半径生成图形生成图形
